本實(shí)用新型屬于圖像傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種色彩濾鏡陣列及圖像傳感器。

背景技術(shù)：

隨著圖像傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)圖像傳感器的分辨率要求越來(lái)越高，因此，需要在圖像傳感器單位面積上集成更多的色彩濾鏡像素來(lái)提高其分辨率。同時(shí)，鑒于成本需求和圖像傳感器所應(yīng)用的手機(jī)、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)等各種智能終端體積的不斷減小，需要不斷縮小圖像傳感器上集成的色彩濾鏡像素的面積以同時(shí)滿足減小圖像傳感器的體積和提高其分辨率的要求。

然而，圖像傳感器上集成的色彩濾鏡像素的面積越小，圖像傳感器對(duì)光線的感應(yīng)能力也就越弱，導(dǎo)致圖像傳感器的靈敏度降低。因此，如何在不降低圖像傳感器分辨率的情況下，最大限度的提高色彩濾鏡像素的面積，以提高圖像傳感器的靈敏度成為亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種色彩濾鏡陣列及圖像傳感器，可以在不降低圖像傳感器分辨率的情況下，最大限度的提高色彩濾鏡像素的面積，以提高圖像傳感器的靈敏度。

本實(shí)用新型實(shí)施例的第一方面提供一種色彩濾鏡陣列，包括多個(gè)色彩濾鏡單元；

所述色彩濾鏡單元由第一像素、第二像素、第三像素和第四像素共4個(gè)矩形像素組成，所述矩形像素的長(zhǎng)邊是短邊的2倍，所述第一像素和所述第二像素沿所述長(zhǎng)邊所在的第一方向依次、且以短邊對(duì)齊的方式緊貼排列，所述第三像素和所述第四像素沿所述第一方向依次、且以短邊對(duì)齊的方式緊貼排列，所述第一像素和所述第三像素在所述短邊所在的第二方向上依次、且以所述短邊的長(zhǎng)度為交錯(cuò)距離交錯(cuò)緊貼排列；

所述色彩濾鏡陣列由在所述第一方向上對(duì)齊緊貼排列、且在所述第二方向上以所述長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度為交錯(cuò)距離交錯(cuò)緊貼排列的多個(gè)所述色彩濾鏡單元組成；

所述第一像素的顏色為第一顏色，所述第三像素的顏色為第二顏色，所述第二像素和所述第四像素的顏色為第三顏色；或者所述第一像素和所述第三像素的顏色為第三顏色，所述第二像素的顏色為第一顏色，所述第四像素的顏色為第二顏色；

其中，所述第一顏色、所述第二顏色和所述第三顏色互不相同。

可選的，所述第一方向?yàn)樗椒较颍龅诙较驗(yàn)榇怪狈较颉?/p>

可選的，所述第一方向?yàn)榇怪狈较颍龅诙较驗(yàn)樗椒较颉?/p>

可選的，所述第一像素和所述第四像素在所述短邊所在的第二方向上依次、且以所述短邊的長(zhǎng)度為交錯(cuò)距離交錯(cuò)緊貼排列。

可選的，所述第二像素和所述第三像素在所述短邊所在的第二方向上依次、且以所述短邊的長(zhǎng)度為交錯(cuò)距離交錯(cuò)緊貼排列。

可選的，所述第一顏色為紅色、所述第二顏色為藍(lán)色、所述第三顏色為綠色。

可選的，所述第一顏色為藍(lán)色、所述第二顏色為紅色、所述第三顏色為綠色。

可選的，所述第一顏色為紅色、所述第二顏色為藍(lán)色、所述第三顏色為白色。

可選的，所述第一顏色為藍(lán)色、所述第二顏色為紅色、所述第三顏色為白色。

本實(shí)用新型實(shí)施例的第二方面提供一種圖像傳感器，其包括上述的色彩濾鏡陣列。

本實(shí)用新型實(shí)施例改變現(xiàn)有的基于拜耳模式排列的色彩濾鏡單元中像素的形狀和排列方式，將正方形像素替換成長(zhǎng)邊是短邊2倍的矩形像素，將4個(gè)所述矩形像素兩兩排列形成2行相鄰的像素并使所述2行相鄰的像素交互錯(cuò)開與所述矩形像素的短邊邊長(zhǎng)相同的距離，構(gòu)成單個(gè)色彩濾鏡單元。將多個(gè)所述色彩濾鏡單元在第一方向上對(duì)齊緊貼排列，在第二方向上以與所述矩形像素的長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)相同的距離交錯(cuò)緊貼排列組成色彩濾鏡陣列，可以在不降低圖像傳感器分辨率的情況下，最大限度的提高單位色彩濾鏡像素的面積，以提高圖像傳感器的靈敏度。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中基于拜耳模式排列的色彩濾鏡單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中由多個(gè)圖1所示的色彩濾鏡單元構(gòu)成的色彩濾鏡陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3A是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例提供的色彩濾鏡單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3B是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例提供的色彩濾鏡單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3C是圖3A或圖3B中單個(gè)矩形像素的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4A是由多個(gè)圖3A所示的色彩濾鏡單元排列組成的色彩濾鏡陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4B是由多個(gè)圖3B所示的色彩濾鏡單元排列組成的色彩濾鏡陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4C是圖4A所示的色彩濾鏡陣列的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；

圖5A是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例提供的色彩濾鏡單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5B是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例提供的色彩濾鏡單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5C是圖5A或圖5B中單個(gè)矩形像素的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6A是由多個(gè)圖5A所示的色彩濾鏡單元排列組成的色彩濾鏡陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6B是由多個(gè)圖5B所示的色彩濾鏡單元排列組成的色彩濾鏡陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6C是圖6B所示的色彩濾鏡陣列的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

本實(shí)用新型的說(shuō)明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語(yǔ)“包括”以及它們?nèi)魏巫冃危鈭D在于覆蓋不排他的包含。例如包含一系列步驟或單元的過(guò)程、方法或系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備沒(méi)有限定于已列出的步驟或單元，而是可選地還包括沒(méi)有列出的步驟或單元，或可選地還包括對(duì)于這些過(guò)程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”和“第三”等是用于區(qū)別不同對(duì)象，而非用于描述特定順序。

如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中基于拜耳模式排列的色彩濾鏡單元為由一個(gè)紅色像素、一個(gè)藍(lán)色像素和兩個(gè)綠色像素共三種顏色的四個(gè)方形像素排列構(gòu)成方形陣列，其中，兩個(gè)綠色像素沿對(duì)角線方向間隔設(shè)置，該色彩濾鏡單元的行像素方向?yàn)樗椒较颉D1中，左圖為兩個(gè)綠色像素沿左對(duì)角線間隔設(shè)置的情況，右圖為兩個(gè)綠色像素沿右對(duì)角線間隔設(shè)置的情況。圖中R代表紅色像素，B代表藍(lán)色像素，G代表綠色像素。

如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中由多個(gè)圖1所示的色彩濾鏡單元構(gòu)成的色彩濾鏡陣列的結(jié)構(gòu)為矩形陣列。圖2中示例性的示出兩個(gè)像素個(gè)數(shù)為6數(shù)例的方形陣列，左圖中為由多個(gè)圖1中左圖所示的色彩濾鏡單元構(gòu)成的色彩濾鏡陣列，右圖中為由多個(gè)圖1中右圖所示的色彩濾鏡單元構(gòu)成的色彩濾鏡陣列。圖中R代表紅色像素，B代表藍(lán)色像素，G代表綠色像素。

設(shè)定圖2中左圖或右圖所示的色彩濾鏡陣列中的單個(gè)像素的邊長(zhǎng)為d，則圖2所示的色彩濾鏡陣列中的紅色像素或藍(lán)色像素的空間分辨率為2d，綠色像素的空間分辨率為d。

在本實(shí)用新型所示的各個(gè)實(shí)施例中，第一顏色、第二顏色和第三顏色分別代表3種不同的顏色，可包括以下多種不同的顏色組合方式：第一顏色為紅色、第二顏色為藍(lán)色、第三顏色為綠色；第一顏色為藍(lán)色、第二顏色為紅色、第三顏色為綠色；第一顏色為紅色、第二顏色為藍(lán)色、第三顏色為白色；第一顏色為藍(lán)色、第二顏色為紅色、第三顏色為白色等。

如圖3A所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種色彩濾鏡單元由第一像素、第二像素、第三像素和第四像素共4個(gè)矩形像素組成，所述矩形像素的長(zhǎng)邊是短邊的2倍，所述第一像素和所述第二像素沿所述長(zhǎng)邊所在的第一方向依次、且以短邊對(duì)齊的方式緊貼排列，所述第三像素和所述第四像素沿所述第一方向依次、且以短邊對(duì)齊的方式緊貼排列，所述第一像素和所述第三像素在所述短邊所在的第二方向上依次、且以所述短邊的長(zhǎng)度為交錯(cuò)距離交錯(cuò)緊貼排列；所述第一像素和所述第四像素在所述第二方向上依次、且以所述短邊的長(zhǎng)度為交錯(cuò)距離交錯(cuò)緊貼排列；所述第一方向?yàn)樗椒较颍龅诙较驗(yàn)榇怪狈较?；圖中的數(shù)字1、2、3、4分別表示第一像素、第二像素、第三像素和第四像素；所述第一像素的顏色為第一顏色，所述第三像素的顏色為第二顏色，所述第二像素和所述第四像素的顏色為第三顏色；或者所述第一像素和所述第三像素的顏色為第三顏色，所述第二像素的顏色為第一顏色，所述第四像素的顏色為第二顏色；其中，所述第一顏色、所述第二顏色和所述第三顏色互不相同。

如圖3B所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種色彩濾鏡單元由第一像素、第二像素、第三像素和第四像素共4個(gè)矩形像素組成，所述矩形像素的長(zhǎng)邊是短邊的2倍，所述第一像素和所述第二像素沿所述長(zhǎng)邊所在的第一方向依次、且以短邊對(duì)齊的方式緊貼排列，所述第三像素和所述第四像素沿所述第一方向依次、且以短邊對(duì)齊的方式緊貼排列，所述第一像素和所述第三像素在所述短邊所在的第二方向上依次、且以所述短邊的長(zhǎng)度為交錯(cuò)距離交錯(cuò)緊貼排列；所述第二像素和所述第三像素在所述第二方向上依次、且以所述短邊的長(zhǎng)度為交錯(cuò)距離交錯(cuò)緊貼排列；所述第一方向?yàn)樗椒较?，所述第二方向?yàn)榇怪狈较?；圖中的數(shù)字1、2、3、4分別表示第一像素、第二像素、第三像素和第四像素；所述第一像素的顏色為第一顏色，所述第三像素的顏色為第二顏色，所述第二像素和所述第四像素的顏色為第三顏色；或者所述第一像素和所述第三像素的顏色為第三顏色，所述第二像素的顏色為第一顏色，所述第四像素的顏色為第二顏色；其中，所述第一顏色、所述第二顏色和所述第三顏色互不相同。

在水平方向上，圖3A和圖3B的區(qū)別在于第一像素和第三像素交錯(cuò)排列的方向不同，圖3A中第一像素相對(duì)于第三像素向右交錯(cuò)，圖3B中第一像素相對(duì)于第三像素向左交錯(cuò)。

圖3C為圖3A或圖3B中單個(gè)矩形像素的示意圖，短邊的邊長(zhǎng)為d，長(zhǎng)邊的邊長(zhǎng)為2d。

圖4A示出了本實(shí)用新型實(shí)施例中的一種色彩濾鏡陣列，由在水平方向上對(duì)齊緊貼排列、且在垂直方向上以所述長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度為交錯(cuò)距離交錯(cuò)緊貼排列的多個(gè)如圖3A所述的色彩濾鏡單元組成。需要說(shuō)明的是，圖4A僅為本實(shí)用新型實(shí)施例中一種色彩濾鏡陣列的示意圖，不對(duì)圖中包括的色彩濾鏡單元的數(shù)量做任何限定。

圖4B示出了本實(shí)用新型實(shí)施例中的一種色彩濾鏡陣列，由在水平方向上對(duì)齊緊貼排列、且在垂直方向上以所述長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度為交錯(cuò)距離交錯(cuò)緊貼排列的多個(gè)如圖3B所述的色彩濾鏡單元組成。需要說(shuō)明的是，圖4B僅為本實(shí)用新型實(shí)施例中一種色彩濾鏡陣列的示意圖，不對(duì)圖中包括的色彩濾鏡單元的數(shù)量做任何限定。

圖4C為圖4A中第一像素的顏色為第一顏色，第三像素的顏色為第二顏色，第二像素和第四像素的顏色為第三顏色，且第一顏色為紅色、第二顏色為藍(lán)色、第三顏色為綠色的一個(gè)實(shí)施例，圖中R代表紅色像素，B代表藍(lán)色像素，G代表綠色像素。從圖4C中可見，紅色像素的空間分辨率是2d，藍(lán)色像素的空間分辨率是2d，綠色像素的空間分辨率是d，各色像素的空間分辨率與如圖2所示的傳統(tǒng)的基于拜耳模式的色彩濾鏡陣列相同；而圖4C中每個(gè)像素的面積是2d²，是圖2中每個(gè)像素的面積d²的2倍，因此，本實(shí)用新型實(shí)施例可以在不降低圖像傳感器分辨率的情況下，最大限度的提高色彩濾鏡像素的面積，以提高圖像傳感器的靈敏度。以此類推，在將圖4A更換成圖4B；將第一像素和第三像素的顏色更換成第三顏色，第二像素的顏色更換成第一顏色，第四像素的顏色更換成第二顏色；將第一顏色更換成藍(lán)色，將第二顏色更換成紅色；將第三顏色更換成白色等各種實(shí)施例中可以獲得同樣的結(jié)論。

如圖5A所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種色彩濾鏡單元由第一像素、第二像素、第三像素和第四像素共4個(gè)矩形像素組成，所述矩形像素的長(zhǎng)邊是短邊的2倍，所述第一像素和所述第二像素沿所述長(zhǎng)邊所在的第一方向依次、且以短邊對(duì)齊的方式緊貼排列，所述第三像素和所述第四像素沿所述第一方向依次、且以短邊對(duì)齊的方式緊貼排列，所述第一像素和所述第三像素在所述短邊所在的第二方向上依次、且以所述短邊的長(zhǎng)度為交錯(cuò)距離交錯(cuò)緊貼排列；所述第一像素和所述第四像素在所述第二方向上依次、且以所述短邊的長(zhǎng)度為交錯(cuò)距離交錯(cuò)緊貼排列；所述第一方向?yàn)榇怪狈较?，所述第二方向?yàn)樗椒较颍粓D中的數(shù)字1、2、3、4分別表示第一像素、第二像素、第三像素和第四像素；所述第一像素的顏色為第一顏色，所述第三像素的顏色為第二顏色，所述第二像素和所述第四像素的顏色為第三顏色；或者所述第一像素和所述第三像素的顏色為第三顏色，所述第二像素的顏色為第一顏色，所述第四像素的顏色為第二顏色；其中，所述第一顏色、所述第二顏色和所述第三顏色互不相同。

如圖5B所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種色彩濾鏡單元由第一像素、第二像素、第三像素和第四像素共4個(gè)矩形像素組成，所述矩形像素的長(zhǎng)邊是短邊的2倍，所述第一像素和所述第二像素沿所述長(zhǎng)邊所在的第一方向依次、且以短邊對(duì)齊的方式緊貼排列，所述第三像素和所述第四像素沿所述第一方向依次、且以短邊對(duì)齊的方式緊貼排列，所述第一像素和所述第三像素在所述短邊所在的第二方向上依次、且以所述短邊的長(zhǎng)度為交錯(cuò)距離交錯(cuò)緊貼排列；所述第二像素和所述第三像素在所述第二方向上依次、且以所述短邊的長(zhǎng)度為交錯(cuò)距離交錯(cuò)緊貼排列；所述第一方向?yàn)榇怪狈较?，所述第二方向?yàn)樗椒较?；圖中的數(shù)字1、2、3、4分別表示第一像素、第二像素、第三像素和第四像素；所述第一像素的顏色為第一顏色，所述第三像素的顏色為第二顏色，所述第二像素和所述第四像素的顏色為第三顏色；或者所述第一像素和所述第三像素的顏色為第三顏色，所述第二像素的顏色為第一顏色，所述第四像素的顏色為第二顏色；其中，所述第一顏色、所述第二顏色和所述第三顏色互不相同。

在垂直方向上，圖5A和圖5B的區(qū)別在于第一像素和第三像素交錯(cuò)排列的方向不同，圖5A中第一像素相對(duì)于第三像素向下交錯(cuò)，圖5B中第一像素相對(duì)于第三像素向上交錯(cuò)。

圖5C為圖5A或圖5B中單個(gè)矩形像素的示意圖，短邊的邊長(zhǎng)為d，長(zhǎng)邊的邊長(zhǎng)為2d。

圖6A示出了本實(shí)用新型實(shí)施例中的一種色彩濾鏡陣列，由在垂直方向上對(duì)齊緊貼排列、且在水平方向上以所述長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度為交錯(cuò)距離交錯(cuò)緊貼排列的多個(gè)如圖5A所述的色彩濾鏡單元組成。需要說(shuō)明的是，圖6A僅為本實(shí)用新型實(shí)施例中一種色彩濾鏡陣列的示意圖，不對(duì)圖中包括的色彩濾鏡單元的數(shù)量做任何限定。

圖6B示出了本實(shí)用新型實(shí)施例中的一種色彩濾鏡陣列，由在垂直方向上對(duì)齊緊貼排列、且在水平方向上以所述長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度為交錯(cuò)距離交錯(cuò)緊貼排列的多個(gè)如圖5B所述的色彩濾鏡單元組成。需要說(shuō)明的是，圖6B僅為本實(shí)用新型實(shí)施例中一種色彩濾鏡陣列的示意圖，不對(duì)圖中包括的色彩濾鏡單元的數(shù)量做任何限定。

圖6C為圖6B中第一像素和第三像素的顏色為第三顏色，第二像素的顏色為第一顏色，第四像素的顏色為第二顏色，且第一顏色為藍(lán)色、第二顏色為紅色、第三顏色為綠色的一個(gè)實(shí)施例，圖中R代表紅色像素，B代表藍(lán)色像素，G代表綠色像素。從圖6C中可見，紅色像素的空間分辨率是2d，藍(lán)色像素的空間分辨率是2d，綠色像素的空間分辨率是d，各色像素的空間分辨率與如圖2所示的傳統(tǒng)的基于拜耳模式的色彩濾鏡陣列相同；而圖6C中每個(gè)像素的面積是2d²，是圖2中每個(gè)像素的面積d²的2倍，因此，本實(shí)用新型實(shí)施例可以在不降低圖像傳感器分辨率的情況下，最大限度的提高色彩濾鏡像素的面積，以提高圖像傳感器的靈敏度。以此類推，在將圖6B更換成圖6A；將第一像素的顏色更換成第一顏色，第三像素的顏色更換成第二顏色，第二像素和第四像素的顏色更換成第四顏色；將第一顏色更換成紅色，將第二顏色更換成藍(lán)色；將第三顏色更換成白色等各種實(shí)施例中可以獲得同樣的結(jié)論。

本說(shuō)明書僅列出第一方向?yàn)樗椒较?，第二方向?yàn)榇怪狈较蚧蛘叩谝环较驗(yàn)榇怪狈较颍诙较驗(yàn)樗椒较虻木唧w實(shí)施例，而實(shí)際上所述第一方向和所述第二方向可以為平面上相互垂直的任意方向。

與現(xiàn)有技術(shù)中的色彩濾鏡陣列的參數(shù)進(jìn)行比較可知，在像素分辨率相同的情況下，本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的色彩濾鏡陣列中單個(gè)像素的面積更大，即可以實(shí)現(xiàn)在保證空間分辨率不變的情況下，提高單位色彩濾鏡像素的面積。

在具體應(yīng)用中，本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的色彩濾鏡陣列可以按照實(shí)際需要裁剪成任意形狀，只要不改變其像素的周期性排列規(guī)則即可。

本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種圖像傳感器，包括上述任意的色彩濾鏡陣列?？梢栽诓唤档蛨D像傳感器分辨率的情況下，最大限度的提高單位色彩濾鏡像素的面積，從而提高圖像傳感器的靈敏度。

在上述實(shí)施例中，對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個(gè)實(shí)施例中沒(méi)有詳述或記載的部分，可以參見其它實(shí)施例的相關(guān)描述。

以上所述實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。